【开题报告】脂肪族聚酯合成及形态研究

开题报告

高分子材料与工程

脂肪族聚酯合成及形态研究

一、选题的背景和意义

脂肪族聚酯是一类具有良好的生物降解性能的高分子化合物。这类聚酯的主链大都由脂肪族结构单元通过易水解的脂建连接而成，已被自然界存在的大量微生物或动物体内的酶降解成无毒的水溶性低聚物或单体，随后这些低聚物或单体再通过微生物转化成能量，二氧化碳和水。

脂肪族聚酯存在熔点低，力学性能差，成本高等缺点，限制了它的推广应用，通常需要采用工具的方法来提高其加工性能和力学性能。此外，脂肪族聚酯存在疏水，亲水/疏水平衡难以调节等问题，需要对其进行亲水改性。目前国内合成的脂肪族聚酯相对分质量不高。因此，致使其力学性能和加工性能受到限制需要对其合成进行进一步研究，以扩大其应用范围。

聚氨酯材料作为一种由柔性软段和刚性硬段交替而形成的嵌段高分子材料因其优异的性能是现代塑料工业中发展最快的品种之一, 通常用作塑料、橡胶、纤维、黏合剂、合成皮革、防水材料及铺饰材料等。聚氨酯软段由聚酯、聚醚和聚烯烃多元醇组成。作为合成聚氨酯的重要组成部分，对不同聚酯及其结晶性的研究还是很有必要的。研究表明聚氨酯在聚氨酯和PVC共混中，聚氨酯主要起的是相容性和扩散作用。而热塑性聚氨酯是一类软硬段多欠段共聚物。两种链段因热力学上不相容而形成了“两象结构”，分散在软段机制中的硬段微区在聚集态上呈现为近程有序，由此结构图像出发，认为聚氨酯中的硬段是结晶的，而软缎是无定形的。对于软段部分的结晶性及其对粘接性能的影响则研究的较少。高分子材料应用的扩展极大地方便了人们的生活, 但其使用后的废弃物也迅速增加，而当前使用的大多数聚合材料在自然界中都很稳定, 难于降解, 即使与淀粉等可降解的天然材料掺杂，降解的也只是填充部分, 不能降解的聚合物粉末难以回收, 造成不可避免的环境污染, 尤其在制品使用周期较短的农业、包装业及医疗行业中。目前研究的可生物降解聚合物中, 有一大类是聚酯, 其主链大都由脂肪族结构单元通过易水解的酯键连接而成, 由于其主链柔顺, 因而易被自然界中的多种微生物或动植物体内酶分解、代谢，最终生成二氧化碳和水。可降解聚氨

酯树脂,是一种既可在一定程度上保留预聚物的降解性能,又可改善其力学性能的材料,并且其降解性能和力学性能具有很大可调性,广泛应用于组织工程、药物控制释放体系以及医用植入材料等多个领域。综上所述，聚醚酯的作为一种性能优异的高分子材料已被人们广泛运用在工业，生物化学，医学等各方面。人们对聚醚酯的研究正在不断进行当中，而对作为原料的聚酯的深刻研究则相对较少，由此可见对聚酯及其结晶行为的研究是十分有必要的。

此外，聚酯结晶行为的不同也对增塑剂使用有着深远的影响。而增塑剂是橡塑制品加工中极其重要的助剂，在橡塑制品中添加增塑剂，可以削弱聚合物分子间的相互吸引力即范德华力，从而增加聚合物分子链的移动性，降低聚合物分子链的结晶性，亦即增加了聚合物的塑性。目前世界上对于环保增塑剂研制明显滞后于生产和生活的需要，随着科技的进步，一些传统的材料可能会被淘汰，而研发无害、价廉、节能、助剂效果好等优点的新型环保增塑剂作为替代材料，是当下塑胶制品行业发展的关键一环。

二、研究目标与主要内容（含论文提纲）

主要内容和目标：

以己二酸，乙二醇，丙二醇，丁二醇, 新戊二醇，己二醇等原料，通过调节己二酸和不同的醇进行酯化反应，调整共聚物嵌段长度和序列分布以及变化共聚物的分子量合成出具有不同结晶行为的聚酯。用DSC测定不同聚酯的Tg，用偏光显微镜观察不同聚酯的结晶行为。通过研究聚酯的结晶行为和玻璃化转变温度改进聚氨酯的链段结构及其性能。

1实验方法

由高纯度的己二酸分别与乙二醇，丙二醇，丁二醇, 新戊二醇，己二醇等原料分别在180°下反映2到3h然后进行减压蒸馏，缓慢升温至190℃左右，进行酯化反应，待馏出的水的量达到理论值的95%以上后开抽真空，在温度190℃、低真空条件下让未完成反应的酸进行充分反应，等到水出来的速度很慢后将真空提升到高真空，缓慢升高温度至210℃进行缩聚反应。

其反应如下：

2.实验内容

（1）高效催化剂和确立聚合反应工艺参数。

（2）研究共聚物中酸与共混醇比例和分子量对结晶行为的影响。

（3）研究共聚物分子量与结晶行为的关系。

（4）研温度对结晶行为的影响。

3.实验结果分析

偏光显微镜观察和晶体结构结晶时间。

红外光谱检测其结构。

DSC检测其结晶性能和玻璃化转变温度。

4.实验结论

通过对实验结果的分析得出实验结论，得出最佳实验效果的合成路线及配方。三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等

研究方法、研究手段：

采用实验研究法，制备聚酯，表征聚酯的各种性能。从而优化实验工艺，得到实验工艺数据。

实施方案、技术路线：

四、参考文献

[1]严冰，邓剑如.形状记忆聚氨酯的结构与性能研究[J].化工新型材料，2003，31（11）：37-39.

[2]崔燕军，陈冬华，王新灵，等. 热分析法评价反应性热熔胶的初粘强度[J]. 应用化学，2002，19（1）：58-60.

[3]王正辉，萧翼之.高结晶性聚酯型水性聚氨酯的制备及表征[J].高分子材料科学与工程，2005，21（4）：292-294，299.